DE2759208A1

DE2759208A1 - Spent combustible organic solvent usage - involves feeding it into IC engine mixed with suitable fuel

Info

Publication number: DE2759208A1
Application number: DE19772759208
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dipl Chem Dr Duttka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-12-31
Filing date: 1977-12-31
Publication date: 1979-07-12

Abstract

The process is intended for making use of spent combustible organic solvents contained in the exhaust air from certain operations. This is achieved by feeding this solvent-laden air, possible after admixture of suitable fuel to an i.c. engine or turbine to produce mechanical energy with formation of carbon dioxide as a wate product. The engine used is sufficiently powerful to use up all the solvent vapour produced. Variations in the amount of vapour coming off from the industrial process are accommodated by alterations in the flow of additional fuel.

Description

Ausnützung von Lösungsmitteldämpfen in der Abluft zumUtilization of solvent vapors in the exhaust air for

Betrieb von Verbrennungsaggregaten Anwachsen der Bevölkerung, zunehmende Techniserung und ein wachsendes Gefühl des Bedrohtseins haben in der zweiten Hälfte unseres Jahrhunderts zu einer Veränderung der Einstellung des Menschen zur Umwelt geführt. Längst genügt eine günstige Prognose Rentabilität alleine nicht mehr, um eine industrielle Entwicklung in die Wege zu leiten. Die Gesellschaft erwartet, daß die Auswirkungen der Entwicklung auf die Umwelt geprüft und gegebenenfalls Maßnahmen zur Abwendung von Schaden getroffen werden. Hinzu trat die Einsicht, daß die limitierten Ressourcen der Erde zukünftig keine Verschwendllng von Rohstoffen und Energie mehr zulassen.Operation of combustion units. Population growth, increasing Technisation and a growing sense of threat in the second half of our century to a change in people's attitudes towards the environment guided. A favorable prognosis alone is no longer enough to achieve profitability to initiate industrial development. Society expects that the effects of the development on the environment are examined and, if necessary, measures are taken to avert harm. In addition, there was the insight that the limited Earth's resources no more wasting raw materials and energy in the future allow.

Die Schwierigkeiten, vor die sich die Industrie und zum Teil auch der private Sektor gestellt sehen, kann am Beispiel der Verwendung von Lösungsmitteln verdeutlicht werden. Zahllose industrielle Verfahren sind ohne die Verwendung von Lösungsmitteln undenkbar. Dabei bestand eine Tendenz, wo immer möglich, auf das Wasser als dem wohl billigsten und nicht selten auch besten Lösungsmittel überhaupt zurückzugreifen.The difficulties faced by the industry and, in part, too the private sector can see the example of the use of solvents be clarified. Countless industrial processes are without the use of Solvents unthinkable. Whenever possible, there was a tendency towards this Water as the cheapest and often the best solvent of all to fall back on.

Wasser ist aber, vor allem in den Ballungsgebieten, längst kein Rohstoff mehr, der unbegrenzt zur Verfügung steht. Die Verhältnisse zwingen teilweise zum Recycling. Wo Wasser in das öffentliche Abwassersystem oder in die Flüsse entlassen wird, darf ein festgelegter Verschmutzungsgrad nicht überschritten werden.However, especially in metropolitan areas, water is by no means a raw material more that is available indefinitely. The circumstances partly force to Recycling. Where water is discharged into the public sewer system or rivers a specified degree of pollution must not be exceeded.

Bei Verwendung organischer Lösungsmittel tritt als zusätzliches Belastungsmoment noch die Immission von Lösungsmitteln in die Atmosphäre hinzu. Organische Lösungsmittel in der Gasphase stellen ab einer bestimmten Konzentration eine Gefährdung für den menschlichen Organismus dar. Die Gesetzgebung hat dieser Tatsache Rechnung getragen, indem veranlaßt wurde, daß für praktisch alle am Arbeitsplatz vorkommenden Lösungsmitteldämpfe maximale Arbeitsplatzkonzentrationen (MAK-Werte) festgelegt wurden. Eine zusätzliche Gefährdung erwächst aus der leichten Entzündbarkeit vieler derartiger organischer Lösungsmittel und der Explosionswiigkeit von Lösungsmittel-Luft-Gemischen.When using organic solvents, there is an additional load moment nor the immission of solvents into the atmosphere. Organic solvents in the gas phase pose a risk for the human organism. Legislation has taken this fact into account, by causing virtually all solvent vapors in the workplace maximum workplace concentrations (MAK values) have been specified. An additional The risk arises from the easy flammability of many such organic ones Solvents and the explosiveness of solvent-air mixtures.

Uberall, wo in Labor und Betrieb Lösungsmitteldämpfe in nennwerten Konzentrationen freigesetzt werden, am besten bei jedem Hantieren mit organischen Lösungsmitteln, ganz besonders aber beim Erhitzen, Destillieren, VerSagen, Eindampfen zur Trockne von organischen Lösungsmitteln, müssen die Dämpfe abgeleitet werden. Dazu dienen in der Regel völlig geschlossene oder teilweise geschlossene Absaugvorrichtungen. Mit der Entfernung der Lösungsmitteldämpfe aus dem Arbeitsplatzbereich, also aus der Zone unmittelbarer Gefährdung, ist verständlicherweise das Problem der Beseitigung von Lösungsmitteldämpfen noch nicht gelöst. Die einfachste aber auch bedenklichste Art, Lösungsmitteldämpfe aus den Bereichen zu entfernen, in denen sie eine echte Gefährdung bedeuten, besteht immer noch darin, daß man die Dämpfe absaugt, verdünnt und sie in die Atmosphäre entläßt.Everywhere in the laboratory and in the company there are solvent vapors in nominal values Concentrations are released, best when handling organic Solvents, but especially when heating, distilling, failing, evaporating to dry organic solvents, the vapors must be evacuated. As a rule, completely closed or partially closed suction devices are used for this purpose. With the removal of solvent vapors from the workplace area, i.e. off The immediate hazard zone is understandably the problem of elimination not yet resolved by solvent vapors. The simplest but also the most questionable Way of removing solvent vapors from areas where they are a real one Danger, it still consists in sucking off the vapors, diluting them and releases them into the atmosphere.

Dieses Vorgehen ist heute eigentlich nicht mehr zu rechtfertigen. Einerseits sollte alles vermieden werden, was zur Belastung der Atmosphäre mit Fremdstoffen beiträgt. Andererseits sind natürlich auch die organischen Lösungsmittel, die überwiegend direkt oder indirekt aus fossilen Brennstoffen gewonnen werden, Teil unserer Ressourcen. Schließlich wird auch beim Absaugen der Lösungsmitteldämpfe Energie verbraucht.Actually, this approach can no longer be justified today. On the one hand, everything should be avoided that could pollute the atmosphere with foreign substances contributes. On the other hand, of course, the organic solvents are also the predominant obtained directly or indirectly from fossil fuels are part of our resources. Finally, energy is also consumed when sucking off the solvent vapors.

Mit gewissen Ausnahmen (z.B. den halogenierten Kohlenxvasserstoffen) können die organischen Lösungsmittel mit Sauerstoff als Oxidationsmittel unter Bildung von Kohlendioxid und Wasser verbrannt werden.With certain exceptions (e.g. halogenated hydrocarbons) can form the organic solvents with oxygen as the oxidizing agent burned by carbon dioxide and water.

Es sind daher Verfahren entwickelt worden zur Verbrennung von Abgasen, die Lösungsmitteldämpfe enthalten. Besitzt die Abluft einen hohen Gehalt an organischen Lösungsmitteln, so ist die direkte Verbrennung möglich. Bei niederem Lösungsmittelgehalt muß der Vcrbrcnnungsprozeß durch Zusatz von Brenngas in Gang gehalten werden. Auch Verfahren zur katalytischen Nachverbrennung sind bekannt. Die Anlagen zur thermischen Verbrennung von Lösungsmitteln können zur ärmegewinnung ausgenützt werden. CVgl. R.D.Ross Chem.Eng.Progr.Processes have therefore been developed for the combustion of exhaust gases, contain solvent vapors. Does the exhaust air have a high organic content Solvents, direct combustion is possible. With low solvent content the combustion process must be kept going by adding fuel gas. Even Processes for catalytic afterburning are known. The plants for thermal Burning solvents can be used to generate heat. Cgl. R.D.Ross Chem.Eng.Progr.

68, 59-64 (1972)7 Zweifellos bedeutet die vollständige Verbrennung der in der Abluft befindlichen Lösungsmitteldämpfe unter Wärmegewinnung einen Fortschritt gegenüber der Imission in die Atmosphäre.68, 59-64 (1972) 7 undoubtedly means complete combustion The solvent vapors in the exhaust air make progress with the generation of heat versus the immission into the atmosphere.

Andererseits besitzen die meisten organischen Lösungsmittel Charakteristika (Verbrennungswärme, Flammpunkt), nach denen sie für eine thermische Verbrennung mit dem Ziel der Wärmeerzeugung eigentlich zu schade sind.On the other hand, most organic solvents have characteristics (Heat of combustion, flash point), according to which they are suitable for thermal combustion with the aim of generating heat are actually too good.

Es wurde gefunden, daß in der Abluft anfallende verbrennungsfähige organische Lösungsmittel dadurch vernichtet werden können, daß man die organische Lösungsmittel enthaltende Abluft in ein Verbrennungsaggregat vom Typ eines Ottomotors,eines Dieselmotors oder einer Verbrennungsturbine einleitet und die organischen Lösungsmittel in dem Verbrennungsaggregat gegebenenfalls unter Zusatz von für den jeweiligen Motoren- bzw. Turbinentyp geeigneten Treibstoffen unter Bildung von Kohlendioxid verbrennt.It was found that incinerable in the exhaust air Organic solvents can be destroyed by the fact that the organic Exhaust air containing solvents in a combustion unit of the type of a gasoline engine, a Diesel engine or a combustion turbine initiates and the organic solvents in the combustion unit, if necessary with the addition of for the respective engine or turbine type burns suitable fuels with the formation of carbon dioxide.

Die Anwendung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist im Prinzip überall möglich, wo in der Technik die Aufgabe besteht, verbrennunfähige organische Lösungsmittel zu vernichten, jedoch ist das Verfahren in den Fällen besonders interessant, wo Lösungsmittel in größerem Maßstab und kontinuierlich aus Verfahrensprozessen entfernt werden müssen. Dazu gehört z.B. das Abdampfen von Lösungsmitteln zur Gewinnung darin gelöster Bestandteile oder das Uberziehen oder Imprägnieren von Festkörpern mit Stoffen, die in organischen Lösungsmitteln gelit oder suspendiert sind. Das Abdampfen von organischen Lösungsmitteln zur Gewinnung gelöster Bestandteile ist eine Aufgabe, die vor allein in der chemischen, der pharmazeutischen, der Ernährungs- und Riechstoffindustrie in technischem Maßstab austritt.The application of the method according to the present invention is In principle possible wherever the technical task is incinerable Destroying organic solvents, however, the process is special in these cases interesting where solvents on a larger scale and continuously from procedural processes must be removed. This includes, for example, the evaporation of solvents for extraction components dissolved therein or the coating or impregnation of solids with substances that are gelit or suspended in organic solvents. That Evaporation of organic solvents to recover dissolved components is a task that is primarily in the chemical, pharmaceutical, nutritional and fragrance industry emerges on a technical scale.

Das Überziehen oder Beschichten der Oberfläche von Festkörpern dient in der Regel dem Schutz gegen atmosphärische oder allgemein chemische Beeinflussung bzw. gegen mechanische Beschädigung oder kann auch ästhetische Gründe haben. Aufgaben dieser Art stellen sich in der Konsumgüter-, Maschinen-, Auto-, Bauindustrie usw.The coating or coating of the surface of solids is used usually protection against atmospheric or chemical influences in general or against mechanical damage or can also have aesthetic reasons. tasks of this kind are found in the consumer goods, machine, automotive, construction, etc.

Definitionsgemäß sind dem erfindungsgemäßen Verfahren alle diejenigen in der Technik verwendeten Lösungsmittel zugänglich, die genügend flüchtig sind, um überhaupt in der Abluft auftreten zu können, die verbrennungsfähig sind, d.h. deren Kohlenstoffanteil sich praktisch vollständig zu Kohlendioxid verbrennen läßt. Gegebenenfalls kann dem erfindungsgemäßen Verfahren eine katalytische Nachverbrennung angeschlossen werden.By definition, the process according to the invention has access to all those solvents used in technology which are sufficiently volatile to be able to occur in the exhaust air at all, which are combustible, ie whose carbon content can be practically completely burned to form carbon dioxide. Optionally, the method according to the invention can be a catalytic Afterburning can be connected.

Im Interesse der gestellten Aufgabe ist es wenig zweckmäßig, den erfindungsgemäßen Verfahren Lösungsmittel zuzuführen, bei deren Verbrennung selbst umweltbedenkliche Stoffe entstehen.In the interests of the task at hand, it is not very expedient to use the Method of supplying solvents which, when burned, are themselves environmentally harmful Substances are created.

Bei einigen wichtigen L(5sungsmitteln, wie Benzol, 2-Propanol, Äthanol, Aceton, Toluol, Xylol, stand bereits fest, daß sie konventionellen Treibstoffen zugemischt werden können. Darüber hinaus kommen beispielsweise Lösungsmittel aus der Gruppe der aromatischen und aliphatischen Kohlenwasserstoffe (der ja ohnehin die konventionellen Treibstoffe im wesentlichen angehören) in Frage, wie n-Pentan, n-Hexan, Cyclohexan, Methylcyclohexan, n-Heptan, Dekalin. Benzol, Äthylbenzol, Isopropylbenzol, Toluol, Xylol, der Alkohole, wie Methanol, Äthanol, n-Propanol, Isopropanol, die isomeren Butylalkohole, Amylalkohole, Hexylalkohole, Heptylalkohole und Octylalkohole, insbesondere n-Butanol, iso-Butanol, sek.-utanol und tert.-Butanol, 2-Methylbutanol.-(i), 3-Methylbutanol-(1), Hexanol-(1), 2-Äthylbutanol-(1), 4-Netshyipentanol-(2), n-Heptanol-(2), 2-Äthylhexanol-(1), Cyclohexanol, Benzylalkohol, ferner mehrwertige Alkohole, wie Äthylenglykol, 1,2-Propylenglykol, 1,3-Propylenglykol, der theralkohole und deren Ester, wie Glykolmonomethyläther, flrlykolmonoäthyläther und die Acetate derselben, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Furfurylalkohol und Tetrahydrofurfurylalkohol, der Äther, wie Diisopropyläther, n-Butyläther, Butyläther, Amyl- und Isoamyläther, Tetrahydrofuran und Dioxan, Anisol, Phenetol, Hexahydroanisol, Benzyläthyläther, der Aldehyde und Ketone, wie Aceton, Methyläthylketon, Cyclohexanon, Ar rophenon, Furfurol. der Ester, wie Diäthylcarbonat, Glycoliarbonat, Äthyl-, !thyl, Butyl-und Amylacetat, j-Butyrolacton, sowie technische Lösungsmittelgemische, wie Sangajol, Lackbenzine und di- sogenannten White spirit Einen Überblick über die im technischen und im Laborbereich gebräuchlichen Lösungsmittel und ihre Eigenschaften gibt z.B.With some important solvents such as benzene, 2-propanol, ethanol, Acetone, toluene, xylene, it was already clear that they would be conventional fuels can be mixed. In addition, solvents, for example, can be used the group of aromatic and aliphatic hydrocarbons (which anyway which essentially belong to conventional fuels) in question, such as n-pentane, n-hexane, cyclohexane, methylcyclohexane, n-heptane, decalin. Benzene, ethylbenzene, isopropylbenzene, Toluene, xylene, alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, the isomeric butyl alcohols, amyl alcohols, hexyl alcohols, heptyl alcohols and octyl alcohols, in particular n-butanol, isobutanol, sec-utanol and tert-butanol, 2-methylbutanol .- (i), 3-methylbutanol- (1), hexanol- (1), 2-ethylbutanol- (1), 4-netshyipentanol- (2), n-heptanol- (2), 2-Ethylhexanol- (1), cyclohexanol, benzyl alcohol, and also polyhydric alcohols, such as Ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, the thalcohols and their Esters, such as glycol monomethyl ether, glycol monoethyl ether and the acetates of the same, Diethylene glycol, triethylene glycol, furfuryl alcohol and tetrahydrofurfuryl alcohol, the ethers, such as diisopropyl ether, n-butyl ether, butyl ether, amyl and isoamyl ether, Tetrahydrofuran and dioxane, anisole, phenetole, hexahydroanisole, benzyl ethyl ether, of aldehydes and ketones, such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, arophenone, Furfural. the esters, such as diethyl carbonate, glycolic carbonate, ethyl,! thyl, butyl and Amyl acetate, j-butyrolactone, and technical solvent mixtures such as sangajol, White spirit and so-called white spirit An overview of the technical and solvents commonly used in laboratories and their properties are e.g.

W. Bunge in Ullmann's Encylcopaedie der technischen Chemie Band I/2, Georg Thieme-Verlg, Stuttgart 19@9. .W. Bunge in Ullmann's Encylcopaedie der technischen Chemie Volume I / 2, Georg Thieme-Verlg, Stuttgart 19 @ 9. .

Auch in der Abluft befindliche Gemische von Lösungsmitteln lassen sich im Sinne der vorliegenden Erfindung der Verbrennung zuführen. Bei der Rtrchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist von besonderem Vorteil, daß die Verbrennung der verbrennungsfähigen organischen Lösungsmittel in der Abluft (kurz lösungsmittelhaltige Abluft) mit im wesentlichen konventionellen Aggregaten vom Typ des Ottomotors, des Dieselmotors oder der Verbrennungsturbinen durchgeführt werden kann. Bei der Verbrennung der in der Abluft befindlichen organischen Lösungsmittel in einem Dieselmotor oder in der Verbrennungs-turbine ist davon auszugehen, daß die lösungsmittelhaltige bisherige Abluft anstelle von oder mit der Frischluft dem Aggregat zugeführt wird; bei beiden genannten Aggregattypen kann auf den Betrieb mit dem normalerweise verwendeten Kraftstoff keineswegs verzichtet werden. In jedem Falle trägt jedoch die Verbrennung des Lösungsmittelanteils in der zugeführten Luft zur Leistung der Aggregate bei. Unter den erfindungsgemäß einsetzbaren Aggregaten vom Typ des Ottomotors seien auch die verschiedenartigen Sonderentwicklungen, wie beispielsweise der Wankelmotor verstanden werden.Also remove any solvent mixtures in the exhaust air be incinerated in the sense of the present invention. When it comes to management of the method according to the invention is of particular advantage that the combustion the combustible organic solvents in the exhaust air (solvent-containing Exhaust air) with essentially conventional units of the gasoline engine type, des Diesel engine or the combustion turbine can be carried out. When burning the organic solvents in the exhaust air in a diesel engine or in the combustion turbine it can be assumed that the solvent-based previous Exhaust air is supplied to the unit instead of or with the fresh air; by both The above-mentioned unit types can operate with the fuel normally used in no way be waived. In any case, however, the combustion of the solvent component contributes in the air supplied to the performance of the units. Among the inventively The units of the Otto engine type that can be used are also of various types Special developments, such as the rotary engine, can be understood.

Da das Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Ziel hat, in der Abluft befindliche verbrennungsfähige organische Lösungsmittel zum Betrieb von Verbrennungskraftmaschinen über einen gewissen Zeitraum hinweg möglichst kontinuierlich zu nutzen, werden die zur Ausfühnulg des Verfahrens angewendeten Anlagen zweckmäßig so ausgelegt, daß die Summe der zugeführten Brennstoffe, d.h. die zusammen mit der Frischluft zugeführten verbrennungsfähigen organischen Lösungsmitteldämpfe, und der konventionellen Brennstoffe für einen kontinuierlichen Betrieb der Verbrennungskraftmaschinen ausreicht.Since the method of the present invention aims in the exhaust air Combustible organic solvents present for the operation of internal combustion engines to use as continuously as possible over a certain period of time For the execution of the process, the systems used are appropriately designed so that the sum of the fuels supplied, i.e. those supplied together with the fresh air combustible organic solvent vapors, and conventional fuels is sufficient for continuous operation of the internal combustion engines.

Der kontinuierliche Betrieb der Anlage setzt demnach gewisse Steuerungs- und Regulationsvorrichtungen bezüglich der Brennstoff- und/oder der Frischluftzufuhr voraus, die zwar bei den konventionell betriebenen Aggregaten nicht erforderlich sind, jedoch analog konventionellen Steuerungs-und Regulationsvorrichtungen ausgeführt sein können. Eine für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtete Anlage umfaßt demnach einen für den Transport der lösungsmittelhaltigen Abluft des in Frage stehenden technischen Verfahrens geeigneten Abschnitt (Transportabschnitt), einen für die Steuerung bzw. Dosierung der Brennstoffe und der Zuluft bestimmten Abschnitt (Regulationsabschnitt) und schließlich den Verbrennungsabschnitt, bestehend aus dem bzw. den Verbrennungsaggregaten. Der Transportabschnitt kann an das die lösungsmittelhaltige Abluft verursachende technische Verfahren unmittelbar angeschlossen sein, gegebenenfalls mit diesem eine geschlossene Einheit bilden.The continuous operation of the system therefore requires certain control and regulating devices with regard to the fuel and / or fresh air supply ahead, which is not necessary with the conventionally operated units are, however, designed analogously to conventional control and regulation devices could be. One set up for carrying out the method according to the invention The system therefore includes one for the transport of the solvent-containing exhaust air section suitable for the technical process in question (transport section), one for controlling or metering the fuels and the supply air Section (regulation section) and finally the combustion section, consisting from the combustion unit (s). The transport section can be sent to the Technical processes causing solvent-containing exhaust air are directly connected be, possibly form a closed unit with this.

Notwendigenfalls kann diese geschlossene Einheit auch unter vermindertem Druck betrieben werden, beispielsweise, wenn es sich bei den in die Abluft emittierten Lösungsmitteln des verursachenden technischen Verfahrens um schwerflüchtige Lösungsmittel handelt.If necessary, this closed unit can also be reduced Pressure operated, for example, if it is emitted into the exhaust air Solvents of the technical process causing the problem to include low-volatility solvents acts.

Der Regulationsabschnitt enthält zweckmäßigerweise eine Sensorvorrichtung, die den Lösungsmittelgehalt der in der Zeiteinheit durch die Transporteinheit beförderten Abluft bestimmt und eine Dosiervorrichtung, die in Abhängigkeit vom Lösungsmittelgehalt der durch die Transporteinheit beförderten Luft die Einspritzung zusätzlichen Brennstoffs und/oder den Eintritt weiterer Zuluft reguliert.The regulation section expediently contains a sensor device, the solvent content of the transported through the transport unit in the unit of time Exhaust air is determined and a metering device that depends on the solvent content of the air conveyed through the transport unit, the injection of additional fuel and / or regulates the entry of additional air.

Die Sensorvorrichtung kann.beispielsweise aus einem Gaschromatographen bestehen, der an einen Prozeßrechner angeschlossen ist, über den wiederum die Dosiervorrichtung gesteuert wird.The sensor device can, for example, consist of a gas chromatograph exist, which is connected to a process computer, via which in turn the metering device is controlled.

Ein Gebiet, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren mit besonderem Vorteil zur Anwendung kommen kann, schließt sich an Beschichtungsverfahren von Tabletten, Dragees etc. mit in organischen Lösungsmitteln gelösten Uberzugsmassen in der pharmazeutischen Industrie an.A field in which the method according to the invention with particular Advantage can be applied, follows coating process of tablets, Dragees etc. with coating compositions dissolved in organic solvents in pharmaceuticals Industry.

Claims

Utilization of solvent vapors in the exhaust air for the operation of Combustion units Patent claims Process for the utilization of in the exhaust air incidental combustible organic solvents, characterized in that that the combustible organic solvent containing exhaust air in a Combustion unit of the type of a gasoline engine, a diesel engine or a combustion turbine initiates and the combustible organic solvents in the combustion unit possibly with the addition of those suitable for the operation of the respective engine or turbine type Burns fuels to form carbon dioxide.